Features of respiration biomechanics at mechanical pressure-controlled helium-oxygen ventilation

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Aim. To study the dynamics of inspiratory pressure and volume in two versions of the experiment - mechanical pressure-controlled air-oxygen and helium-oxygen ventilation in the models of «healthy lung», «chronic obstructive pulmonary disease», «acute respiratory distress syndrome».

Methods. Inspiratory pressure and tidal volume were recorded during 10 respiratory cycles at each predetermined level from 5 to 20 cm H2O with a step of 5 cm H2O. TestСhest® was used as a model of the lungs which allows simulating normal function and some pathological states of the lungs sucj as COPD and ARDS.

Results. In the model of «healthy lung» inspiratory pressure in the application of air-oxygen mixture and helium-oxygen mixture was: at level 5 cm H2O - 6.4 (6.26; 6.50) and 7.17 (6.94; 7.17) cm H2O; 10 cm H2O - 11.31 (11.2; 11.43) and 12.11 (12.11; 12.27) cm H2O; 15 cm H2O - 16.8 (16.8; 17.03) and 15.24 (15.07; 15.24) cm H2O and at the level of 20 cm H2O - 18.83 (18.65; 19.04) and 21.52 (21.34; 21.67) cm H2O. At this, the respiratory volumes were 262.1 ml and 280.3 ml at the level 5 cm H2O; 541.8 ml and 577.9 ml at 10 cm H2O, 836.9 ml and 925.9 ml at 15 cm H2O; 1109 ml and 1265 ml at 20 cm H2O. In other studied models the inspiratory pressure and respiratory volume were also determined. Comparison of indicators revealed a statistically significant increase of the studied parameters in the simulated pathological conditions.

Conclusion. Pressure-controlled use of helium-oxygen mixture in the simulation of normal breathing mechanics, acute respiratory distress syndrome and chronic obstructive pulmonary disease is accompanied by a statistically significant increase in inspiratory pressure in the airways and inspiratory volume.

About the authors

I N Grachev

S.M. Kirov Military Medical Academy

Author for correspondence.
Email: GrachewIN@mail.ru
Russian Federation, Saint Petersburg, Russia

B N Bogomolov

S.M. Kirov Military Medical Academy

Email: GrachewIN@mail.ru
Russian Federation, Saint Petersburg, Russia

A V Shchegolev

S.M. Kirov Military Medical Academy

Email: GrachewIN@mail.ru
Russian Federation, Saint Petersburg, Russia

E G Makarenko

S.M. Kirov Military Medical Academy

Email: GrachewIN@mail.ru
Russian Federation, Saint Petersburg, Russia

E N Ershov

S.M. Kirov Military Medical Academy

Email: GrachewIN@mail.ru
Russian Federation, Saint Petersburg, Russia

References

  1. Rodrigo G.J., Rodrigo C., Pollack C.V., Rowe B. Use of helium-oxygen mixtures in the treatment of acute asthma: a systematic review. Chest. 2003; 123: 891–896. doi: 10.1378/chest.123.3.891.
  2. Beurskens C.J.P., Wosten-van Asperen R.M., Pre­ckel B., Juffermans N.P. The potential of heliox as a therapy for acute respiratory distress syndrome in adults and children: A descriptive review. Respiration. 2015; 89 (2): 166–174. doi: 10.1159/000369472.
  3. Berganza C.J., Zhang J.H. The role of helium gas in medicine. Med. Gas. Res. 2013; 3 (1): 18. doi: 10.1186/2045-9912-3-18.
  4. Austan F., Polise M. Management of respiratory fai­lure with noninvasive positive pressure ventilation and heliox adjunct. Heart Lung. 2012; 31 (3): 214–218. doi: 10.1067/mhl.2002.123150.
  5. Tassaux D., Gainnier M., Battisti A., Jolliet P. Helium-oxygen decreases inspiratory effort and work of brea­thing during pressure support in intubated patients with chro­nic obstructive pulmonary disease. Int. Care Med. 2005; 31: ­1501–1507. doi: 10.1007/s00134-005-2796-9.
  6. Ashworth L., Norisue Y., Koster M. et al. Management of pressure control ventilation: An algorithmic method of patient ventilatory management to address «Forgotten but Important Variables». J. Crit. Care. 2018; 43: 169–182. doi: 10.1016/j.jcrc.2017.08.046.
  7. Beurskens C.J., Aslami H., de Beer F.M. et al. Heliox allows for lower minute volume ventilation in an animal model of ventilator-induced lung injury. PLoS One. 2013; 8: e78159. doi: 10.1371/journal.pone.0078159.
  8. Yilmaz S., Daglioglu K., Yildizdas D. et al. The effectiveness of heliox in acute respiratory distress syndrome. Ann. Thorac. Med. 2013; 8 (1): 46–52. doi: 10.4103/1817-1737.105719.
  9. Beurskens C.J., Brevoord D., Lagrand W.K. et al. Heliox improves carbon dioxide removal during lung protective mechanical ventilation. Crit. Care Res. Pract. 2014; 954814: 5. doi: 10.1155/2014/954814.
  10. The R Project for Statistical Computing. https://www.R-project.org (access date: 21.02.2019).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

© 2019 Grachev I.N., Bogomolov B.N., Shchegolev A.V., Makarenko E.G., Ershov E.N.

Creative Commons License

This work is licensed
under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.





Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».